La comunicación por línea eléctrica ( PLC ) es el transporte de datos a través de un conductor que también se utiliza simultáneamente para la transmisión de energía eléctrica de CA o la distribución de energía eléctrica a los consumidores. La línea que realiza esta acción se conoce como portadora de línea eléctrica .
En el pasado, las líneas eléctricas se utilizaban únicamente para transmitir electricidad. Sin embargo, con la introducción de tecnologías de redes avanzadas, los proveedores de servicios y de servicios públicos han comenzado a buscar soluciones rentables y de alto rendimiento. Actualmente se está investigando la posibilidad de utilizar líneas eléctricas como medio universal para transmitir no sólo electricidad o señales de control, sino también datos y multimedia a alta velocidad. [ ¿Quién lo hace? ] [1]
Se necesita una amplia gama de tecnologías de comunicación por línea eléctrica para diferentes aplicaciones, que van desde la automatización del hogar hasta el acceso a Internet , que a menudo se denomina banda ancha por líneas eléctricas (BPL). La mayoría de las tecnologías PLC se limitan a un tipo de cables (como el cableado de las instalaciones dentro de un solo edificio), pero algunas pueden cruzar entre dos niveles (por ejemplo, tanto la red de distribución como el cableado de las instalaciones). Por lo general, los transformadores impiden la propagación de la señal, lo que requiere múltiples tecnologías para formar redes muy grandes. Se utilizan diversas velocidades y frecuencias de datos en diferentes situaciones.
Existen varios problemas técnicos complejos que son comunes entre las comunicaciones inalámbricas y las comunicaciones por línea eléctrica, en particular los relacionados con las señales de radio de espectro amplio que funcionan en un entorno abarrotado. Las interferencias de radio, por ejemplo, han sido durante mucho tiempo una preocupación para los grupos de radioaficionados . [2]
Los sistemas de comunicaciones por línea eléctrica funcionan añadiendo una señal portadora modulada al sistema de cableado. Los distintos tipos de comunicaciones por línea eléctrica utilizan distintas bandas de frecuencia. Dado que el sistema de distribución de energía se diseñó originalmente para la transmisión de energía de CA a frecuencias típicas de 50 o 60 Hz , los circuitos de cables de energía tienen una capacidad limitada para transportar frecuencias más altas. El problema de propagación es un factor limitante para cada tipo de comunicaciones por línea eléctrica.
La cuestión principal que determina las frecuencias de las comunicaciones por líneas eléctricas son las leyes que limitan las interferencias con los servicios de radio. Muchos países regulan las emisiones de cables sin blindaje como si fueran transmisores de radio. Estas jurisdicciones suelen exigir que los usos sin licencia se realicen por debajo de los 500 kHz o en bandas de radio sin licencia. Algunas jurisdicciones (como la UE) regulan aún más las transmisiones por líneas alámbricas. Estados Unidos es una notable excepción, ya que permite que se inyecten señales de banda ancha de potencia limitada en cables sin blindaje, siempre que el cableado no esté diseñado para propagar ondas de radio en el espacio libre.
Las velocidades de datos y los límites de distancia varían ampliamente en muchos estándares de comunicación por línea eléctrica. Las portadoras de baja frecuencia (alrededor de 100–200 kHz) impresas en líneas de transmisión de alto voltaje pueden transportar uno o dos circuitos de voz analógicos, o circuitos de telemetría y control con una velocidad de datos equivalente a unos pocos cientos de bits por segundo; sin embargo, estos circuitos pueden tener muchos kilómetros de longitud. Las velocidades de datos más altas generalmente implican alcances más cortos; una red de área local que opera a millones de bits por segundo puede cubrir solo un piso de un edificio de oficinas, pero elimina la necesidad de instalar cableado de red dedicado.
Aunque existen diferentes protocolos y legislaciones en todo el mundo, básicamente sólo existen dos tipos de PLC: el PLC de interior y el PLC de exterior . [3]
El control de ondulación añade un tono de audiofrecuencia a una línea de CA. Las frecuencias típicas son de 100 a 2400 Hz . Cada distrito suele tener su propia frecuencia, de modo que las áreas adyacentes no se ven afectadas. Los códigos se envían activando y desactivando lentamente el tono. El equipo en el sitio de un cliente recibe los códigos y enciende y apaga el equipo del cliente. A menudo, el decodificador es parte de un medidor de electricidad estándar y controla relés. También existen códigos de servicios públicos, por ejemplo, para configurar los relojes de los medidores de energía a la medianoche.
De esta manera, la empresa de servicios públicos puede evitar hasta un 20% de los gastos de capital para equipos de generación, lo que reduce los costos de electricidad y el uso de combustible. Los apagones y las interrupciones del suministro eléctrico se pueden prevenir más fácilmente. Las redes que utilizan cogeneración pueden habilitar equipos auxiliares para los clientes cuando los generadores están funcionando para generar calor en lugar de electricidad.
Una molestia para los clientes es que a veces se pierde el código para encender el equipo o el corte de suministro resulta inconveniente o peligroso. Por ejemplo, durante una fiesta, una ola de calor peligrosa o cuando se encuentran en el lugar equipos médicos que salvan vidas. Para manejar estos casos, algunos equipos incluyen interruptores para evitar el corte de suministro. Algunos medidores cambian a una tarifa de facturación más alta cuando se activa el "interruptor de fiesta".
Las empresas de servicios públicos utilizan condensadores de acoplamiento especiales para conectar los transmisores y receptores de radio a los conductores que transportan la corriente alterna. Los medidores de potencia suelen utilizar pequeños transformadores con amplificadores lineales del orden de las decenas de vatios. La mayor parte del gasto de cualquier sistema PLC se debe a la electrónica de potencia. En comparación, la electrónica para codificar y decodificar suele ser pequeña, en un circuito integrado de propósito especial. Por lo tanto, incluso los complicados estándares OFDM pueden seguir siendo económicos.
Las frecuencias utilizadas están en el rango de 24 a 500 kHz, con niveles de potencia del transmisor de hasta cientos de vatios . Estas señales pueden imprimirse en un conductor, en dos conductores o en los tres conductores de una línea de transmisión de CA de alto voltaje. Se pueden acoplar varios canales PLC en una línea de AT. Los dispositivos de filtrado se aplican en las subestaciones para evitar que la corriente de frecuencia portadora se desvíe a través del aparato de la estación y para garantizar que las fallas distantes no afecten los segmentos aislados del sistema PLC. Estos circuitos se utilizan para el control de aparamenta y para la protección de líneas de transmisión. Por ejemplo, un relé de protección puede utilizar un canal PLC para disparar una línea si se detecta una falla entre sus dos terminales, pero dejar la línea en funcionamiento si la falla está en otra parte del sistema.
Si bien las compañías de servicios públicos utilizan microondas y, ahora cada vez más, cables de fibra óptica para sus necesidades de comunicación del sistema primario, el aparato portador de línea eléctrica aún puede ser útil como canal de respaldo o para instalaciones muy simples de bajo costo que no justifican la instalación de líneas de fibra óptica o que son inaccesibles a la radio u otras comunicaciones.
La comunicación por portadora de línea eléctrica (PLCC) se utiliza principalmente para telecomunicaciones , teleprotección y telemonitoreo entre subestaciones eléctricas a través de líneas eléctricas de alto voltaje , como 110 kV, 220 kV, 400 kV. [4]
La modulación que se utiliza generalmente en estos sistemas es la modulación de amplitud . El rango de frecuencia portadora se utiliza para señales de audio, protección y una frecuencia piloto. La frecuencia piloto es una señal en el rango de audio que se transmite de forma continua para la detección de fallos.
La señal de voz se comprime y se filtra en el rango de 300 Hz a 4000 Hz, y esta frecuencia de audio se mezcla con la frecuencia portadora. La frecuencia portadora se filtra nuevamente, se amplifica y se transmite. La potencia de transmisión de estas frecuencias portadoras de alta frecuencia estará en el rango de 0 a +32 dbW . Este rango se establece de acuerdo con la distancia entre subestaciones.
PLCC se puede utilizar para interconectar centrales telefónicas privadas (PBX).
Para seccionar la red de transmisión y protegerla contra fallas, se conecta una "trampa de ondas" en serie con la línea eléctrica (de transmisión). Consisten en una o más secciones de circuitos resonantes, que bloquean las ondas portadoras de alta frecuencia (24–500 kHz) y dejan pasar la corriente de frecuencia industrial (50–60 Hz). Las trampas de ondas se utilizan en los patios de distribución de la mayoría de las centrales eléctricas para evitar que las ondas portadoras entren en el equipo de la central. Cada trampa de ondas tiene un pararrayos para protegerla de las sobretensiones.
Se utiliza un condensador de acoplamiento para conectar los transmisores y receptores a la línea de alta tensión. Esto proporciona una ruta de baja impedancia para la energía portadora a la línea de alta tensión, pero bloquea el circuito de frecuencia de potencia al ser una ruta de alta impedancia. El condensador de acoplamiento puede ser parte de un transformador de tensión de condensador utilizado para la medición de tensión.
Los sistemas portadores de líneas eléctricas han sido durante mucho tiempo los favoritos de muchas empresas de servicios públicos porque les permiten mover datos de manera confiable a través de una infraestructura que controlan.
Una estación repetidora de portadora PLC es una instalación en la que se actualiza una señal de comunicación por línea eléctrica (PLC) en una línea eléctrica . Por lo tanto, la señal se filtra de la línea eléctrica, se demodula y se modula en una nueva frecuencia portadora y luego se vuelve a inyectar en la línea eléctrica. Como las señales PLC pueden transportarse a grandes distancias (varios cientos de kilómetros), estas instalaciones solo existen en líneas eléctricas muy largas que utilizan equipos PLC.
El PLC es una de las tecnologías que se utilizan para la lectura automática de medidores. Tanto los sistemas unidireccionales como los bidireccionales se han utilizado con éxito durante décadas. El interés en esta aplicación ha crecido sustancialmente en la historia reciente, no tanto porque exista un interés en automatizar un proceso manual, sino porque existe un interés en obtener datos actualizados de todos los puntos medidos para controlar y operar mejor el sistema. El PLC es una de las tecnologías que se utilizan en los sistemas de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI).
En un sistema unidireccional (solo de entrada), las lecturas "surgen" desde los dispositivos finales (como los medidores), a través de la infraestructura de comunicación, hasta una "estación maestra" que publica las lecturas. Un sistema unidireccional puede resultar más económico que un sistema bidireccional, pero también es difícil de reconfigurar si cambia el entorno operativo.
En un sistema bidireccional (que admita tanto señales de entrada como de salida), los comandos se pueden transmitir desde la estación maestra a los dispositivos finales (medidores), lo que permite reconfigurar la red, obtener lecturas o transmitir mensajes, etc. El dispositivo en el extremo de la red puede entonces responder (entrar) con un mensaje que lleva el valor deseado. Los mensajes salientes inyectados en una subestación de servicios públicos se propagarán a todos los puntos aguas abajo. Este tipo de transmisión permite que el sistema de comunicación llegue simultáneamente a muchos miles de dispositivos, todos los cuales se sabe que tienen energía y que han sido identificados previamente como candidatos para el deslastre de carga. El PLC también puede ser un componente de una red inteligente .
Estos sistemas se utilizan a menudo en países en los que es ilegal transmitir señales que interfieran con la radio normal. Las frecuencias son tan bajas que no pueden generar ondas de radio cuando se envían a través del cableado de servicios públicos.
La tecnología de comunicaciones por línea eléctrica puede utilizar el cableado eléctrico dentro de una casa para la automatización del hogar : por ejemplo, control remoto de iluminación y electrodomésticos sin instalación de cableado de control adicional.
Los dispositivos de comunicación por línea eléctrica para control doméstico funcionan normalmente modulando una onda portadora de entre 20 y 200 kHz en el cableado doméstico en el transmisor. La onda portadora se modula mediante señales digitales. Cada receptor del sistema tiene una dirección y puede ser controlado individualmente por las señales transmitidas por el cableado doméstico y decodificadas en el receptor. Estos dispositivos pueden estar enchufados a tomas de corriente normales o cableados de forma permanente. Dado que la señal portadora puede propagarse a casas (o apartamentos) cercanas en el mismo sistema de distribución, estos esquemas de control tienen una "dirección de casa" que designa al propietario. Una tecnología popular conocida como X10 se ha utilizado desde la década de 1970. [5]
El " bus de línea eléctrica universal ", introducido en 1999, utiliza modulación por posición de pulso (PPM). El método de capa física es un esquema muy diferente al X10. [6] LonTalk , parte de la línea de productos de automatización del hogar LonWorks , fue aceptado como parte de algunos estándares de automatización. [7]
Las comunicaciones de banda estrecha a través de líneas eléctricas comenzaron poco después de que se generalizara el suministro de energía eléctrica. Alrededor del año 1922, los primeros sistemas de frecuencia portadora comenzaron a funcionar en líneas de alta tensión con frecuencias de 15 a 500 kHz para fines de telemetría, y esto continúa hasta hoy. [8] Los productos de consumo, como las alarmas para bebés, están disponibles al menos desde 1940. [9]
En la década de 1930, se introdujo la señalización de portadora ondulada en los sistemas de distribución de media (10–20 kV) y baja tensión (240/415 V).
Durante muchos años se siguió buscando una tecnología bidireccional barata adecuada para aplicaciones como la lectura remota de medidores. La empresa eléctrica francesa Électricité de France (EDF) diseñó y estandarizó un sistema llamado "modulación por desplazamiento de frecuencia extendida" o S-FSK (véase IEC 61334 ). Ahora es un sistema simple y de bajo costo con una larga historia, sin embargo tiene una tasa de transmisión muy lenta. En la década de 1970, la Tokyo Electric Power Co realizó experimentos que informaron un funcionamiento bidireccional exitoso con varios cientos de unidades. [10] El sistema ahora (2012) se usa ampliamente en Italia y algunas otras partes de la UE.
S-FSK envía una ráfaga de 2, 4 u 8 tonos centrados alrededor del momento en que la línea de CA pasa por voltaje cero. De esta manera, los tonos evitan la mayor parte del ruido de radiofrecuencia que se produce por la formación de arcos. (Es común que los aisladores sucios formen arcos en el punto más alto del voltaje y, por lo tanto, generen una ráfaga de ruido de banda ancha). Para evitar otras interferencias, los receptores pueden mejorar su relación señal-ruido midiendo la potencia de solo los tonos "1", solo los tonos "0" o la potencia diferencial de ambos. Los diferentes distritos utilizan diferentes pares de tonos para evitar interferencias. La sincronización de bits generalmente se recupera de los límites entre tonos, de manera similar a un UART . La sincronización se centra aproximadamente en el cruce por cero con un temporizador del cruce por cero anterior. Las velocidades típicas son de 200 a 1200 bits por segundo, con un bit por ranura de tono. Las velocidades también dependen de la frecuencia de la línea de CA. La velocidad está limitada por el ruido y la fluctuación del cruce por cero de la línea de CA, que se ve afectada por las cargas locales. Estos sistemas suelen ser bidireccionales, y tanto los medidores como las estaciones centrales envían datos y comandos. Los niveles superiores de los protocolos pueden hacer que las estaciones (normalmente medidores inteligentes) retransmitan mensajes. (Consulte IEC 61334 )
Desde mediados de los años 1980, ha habido un aumento del interés en el uso del potencial de las técnicas de comunicación digital y el procesamiento de señales digitales . El objetivo es producir un sistema confiable que sea lo suficientemente barato para ser ampliamente instalado y capaz de competir de manera rentable con las soluciones inalámbricas. Pero el canal de comunicaciones por línea eléctrica de banda estrecha presenta muchos desafíos técnicos, se dispone de un modelo matemático de canal y un estudio de los trabajos realizados. [11]
Las aplicaciones de las comunicaciones por red varían enormemente, como cabría esperar de un medio tan ampliamente disponible. Una aplicación natural de la comunicación por línea eléctrica de banda estrecha es el control y la telemetría de equipos eléctricos como medidores, interruptores, calentadores y electrodomésticos. Una serie de desarrollos activos están considerando estas aplicaciones desde un punto de vista de sistemas, como la gestión de la demanda . [12] En este sentido, los electrodomésticos coordinarían de forma inteligente su uso de los recursos, por ejemplo, limitando las cargas máximas.
Las aplicaciones de control y telemetría incluyen tanto aplicaciones del "lado de la empresa de servicios públicos", que incluyen equipos pertenecientes a la empresa de servicios públicos hasta el medidor doméstico, como aplicaciones del "lado del consumidor", que incluyen equipos en las instalaciones del consumidor. Las posibles aplicaciones del lado de la empresa de servicios públicos incluyen la lectura automática de medidores (AMR), el control dinámico de tarifas, la gestión de carga, el registro de perfiles de carga, el control de crédito, el prepago, la conexión remota, la detección de fraudes y la gestión de redes [13] , y podrían ampliarse para incluir gas y agua.
El protocolo Open Smart Grid Protocol (OSGP) es una de las tecnologías y protocolos PLC de banda estrecha más probados para la medición inteligente. Hay [ a la fecha? ] más de cinco millones de medidores inteligentes, basados en OSGP y que utilizan PLC BPSK, instalados y en funcionamiento en todo el mundo. La OSGP Alliance, una asociación sin fines de lucro establecida originalmente como ESNA en 2006, lideró un esfuerzo para establecer una familia de especificaciones publicadas por el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI) que se utilizan junto con el estándar de redes de control ISO/IEC 14908 para aplicaciones de redes inteligentes. OSGP está optimizado para proporcionar una entrega confiable y eficiente de información de comando y control para medidores inteligentes, módulos de control de carga directa, paneles solares, puertas de enlace y otros dispositivos de redes inteligentes. OSGP sigue un enfoque moderno y estructurado basado en el modelo de protocolo OSI para enfrentar los desafíos cambiantes de la red inteligente.
En la capa física, OSGP utiliza actualmente ETSI 103 908 como su estándar tecnológico. Este utiliza modulación por desplazamiento de fase binaria a 3592,98 BAUD, utilizando un tono de portadora de 86,232 KHz +/- 200 ppm. [14] (Nota: El reloj de bits es casi exactamente 1/24 de la portadora). En la capa de aplicación OSGP, ETSI TS 104 001 proporciona un almacenamiento de datos orientado a tablas basado, en parte, en los estándares ANSI C12.19 / MC12.19 / 2012 / IEEE Std 1377 para tablas de datos de dispositivos finales de la industria de servicios públicos y ANSI C12.18 / MC12.18 / IEEE Std 1701, para sus servicios y encapsulamiento de carga útil. Este estándar y sistema de comandos no solo proporciona medidores inteligentes y datos relacionados, sino también una extensión de propósito general a otros dispositivos de red inteligente.
Un proyecto de EDF, Francia, incluye gestión de la demanda, control del alumbrado público, medición y facturación remotas, optimización de tarifas específicas para el cliente, gestión de contratos, estimación de gastos y seguridad en las aplicaciones de gas. [15]
También existen muchas aplicaciones especializadas que utilizan la red eléctrica del hogar como un enlace de datos conveniente para la telemetría. Por ejemplo, en el Reino Unido y Europa, un sistema de monitoreo de audiencia de televisión utiliza comunicaciones por línea eléctrica como una ruta de datos conveniente entre dispositivos que monitorean la actividad de visualización de televisión en diferentes habitaciones de una casa y un concentrador de datos que está conectado a un módem telefónico.
La tecnología del sistema de portadora de línea de distribución (DLC) utiliza un rango de frecuencia de 9 a 500 kHz con una velocidad de datos de hasta 576 kbit/s. [16]
Entre 2003 y 2006, la Comisión Europea financió un proyecto denominado Gestión de la energía en tiempo real a través de líneas eléctricas e Internet (REMPLI) . [17]
Los sistemas más modernos utilizan OFDM para enviar datos a velocidades de bits más rápidas sin causar interferencias de radiofrecuencia. Estos utilizan cientos de canales de datos de transmisión lenta. Por lo general, pueden adaptarse al ruido desactivando los canales con interferencias. El gasto adicional de los dispositivos de codificación es menor en comparación con el costo de la electrónica para transmitir. La electrónica de transmisión suele ser un amplificador operacional de alta potencia, un transformador de acoplamiento y una fuente de alimentación. Se requiere una electrónica de transmisión similar en sistemas más antiguos y lentos, por lo que con una tecnología mejorada, un mejor rendimiento puede ser muy asequible.
En 2009, un grupo de proveedores formó la alianza PoweRline Intelligent Metering Evolution (PRIME). [18] Tal como se entrega, la capa física es OFDM , muestreada a 250 kHz, con 512 canales de modulación por desplazamiento de fase diferencial de 42 a 89 kHz. Su velocidad de transmisión más rápida es de 128,6 kilobits/segundo, mientras que la más robusta es de 21,4 kbit/s. Utiliza un código convolucional para la detección y corrección de errores. La capa superior suele ser IPv4 . [19]
En 2011, varias empresas, incluidos operadores de redes de distribución ( ERDF , Enexis), proveedores de medidores (Sagemcom, Landis&Gyr) y proveedores de chips ( Maxim Integrated , Texas Instruments , STMicroelectronics , Renesas ) fundaron la G3-PLC Alliance [20] para promover la tecnología G3-PLC. G3-PLC es el protocolo de capa baja que permite una infraestructura a gran escala en la red eléctrica. G3-PLC puede operar en la banda CENELEC A (35 a 91 kHz) o la banda CENELEC B (98 kHz a 122 kHz) en Europa, en la banda ARIB (155 kHz a 403 kHz) en Japón y en FCC (155 kHz a 487 kHz) para los EE. UU. y el resto del mundo. La tecnología utilizada es OFDM muestreada a 400 kHz con modulación adaptativa y mapeo de tonos. La detección y corrección de errores se realiza mediante un código convolucional y corrección de errores Reed-Solomon . El control de acceso a los medios requerido se toma de IEEE 802.15.4 , un estándar de radio. En el protocolo, se ha elegido 6loWPAN para adaptar IPv6 , una capa de red de Internet, a entornos restringidos que son las comunicaciones por línea eléctrica. 6loWPAN integra enrutamiento, basado en la red en malla LOADng, compresión de encabezado, fragmentación y seguridad. G3-PLC ha sido diseñado para una comunicación extremadamente robusta basada en conexiones confiables y altamente seguras entre dispositivos, incluido el cruce de transformadores de media tensión a baja tensión. Con el uso de IPv6, G3-PLC permite la comunicación entre medidores, actuadores de red y objetos inteligentes. En diciembre de 2011, la tecnología G3 PLC fue reconocida como estándar internacional en la UIT en Ginebra, donde se hace referencia a ella como G.9903, [21] Transceptores de comunicación por línea eléctrica de multiplexación por división de frecuencia ortogonal de banda estrecha para redes G3-PLC.
En ocasiones, se utilizaba el PLC para transmitir programas de radio a través de líneas eléctricas. Cuando funcionaba en la banda de radio AM, se lo conocía como sistema de corriente portadora .
La comunicación de alta frecuencia puede (re)utilizar grandes porciones del espectro de radio para la comunicación, o puede utilizar bandas (estrechas) seleccionadas, dependiendo de la tecnología.
Las comunicaciones por línea eléctrica también se pueden utilizar en el hogar para interconectar computadoras y periféricos domésticos, y dispositivos de entretenimiento domésticos que tengan un puerto Ethernet . Los adaptadores por línea eléctrica se enchufan a las tomas de corriente para establecer una conexión Ethernet utilizando el cableado eléctrico existente en el hogar (las regletas con filtrado pueden absorber la señal de la línea eléctrica). Esto permite que los dispositivos compartan datos sin el inconveniente de tener que tender cables de red dedicados.
Los estándares de redes eléctricas ampliamente implementados son de Nessum Alliance y HomePlug Powerline Alliance . HomePlug Powerline Alliance anunció en octubre de 2016 que reduciría sus actividades y el sitio web de Alliance (homeplug.org) ha sido cerrado. Nessum (anteriormente HD-PLC ) y HomePlug AV, que es la especificación HomePlug más actual, fueron adoptados por el grupo IEEE 1901 como tecnologías de referencia para su estándar, publicado el 30 de diciembre de 2010. HomePlug estima que se han implementado más de 45 millones de dispositivos HomePlug en todo el mundo. Otras empresas y organizaciones respaldan diferentes especificaciones para redes domésticas de línea eléctrica y estas incluyen la Universal Powerline Association , SiConnect , Xsilon y la especificación G.hn (HomeGrid) de ITU-T .
Con la diversificación de las aplicaciones de IoT, la demanda de comunicación de datos de alta velocidad, como la transmisión de datos de video de alta definición y/o datos de sensores de alta frecuencia, está aumentando en el campo de los edificios inteligentes, las fábricas inteligentes, las ciudades inteligentes, etc. En tales casos de uso, también se pueden utilizar tecnologías de comunicación por línea eléctrica y brindan la misma ventaja de reutilizar los cables existentes.
Nessum ha desarrollado una tecnología de múltiples saltos que se puede utilizar para construir redes a gran escala. Además, la última tecnología de Nessum (tecnología HD-PLC de cuarta generación) proporciona múltiples canales, lo que permite una comunicación de alta velocidad y largo alcance mediante la selección del canal óptimo.
La banda ancha por línea eléctrica (BPL) es un sistema para transmitir datos bidireccionales a través del cableado de distribución eléctrica de media tensión (MV) de CA existente, entre transformadores, y el cableado de baja tensión (LV) de CA entre transformadores y tomas de corriente del cliente (normalmente de 100 a 240 V). Esto evita el gasto de una red dedicada de cables para la comunicación de datos y el gasto de mantener una red dedicada de antenas, radios y enrutadores en una red inalámbrica.
BPL utiliza algunas de las mismas frecuencias de radio que se utilizan en los sistemas de radio por aire. La BPL moderna emplea Wavelet-OFDM, FFT-OFDM o espectro ensanchado por salto de frecuencia para evitar el uso de las frecuencias que realmente se utilizan, aunque los estándares BPL anteriores a 2010 no lo hacían. Las críticas a BPL desde esta perspectiva se refieren a estándares anteriores a OPERA y a 1905.
El estándar BPL OPERA se utiliza principalmente en Europa por los ISP. En América del Norte se utiliza en algunos lugares (por ejemplo, en la isla de Washington, Wisconsin), pero lo utilizan de forma más generalizada las empresas de distribución eléctrica para los medidores inteligentes y la gestión de la carga.
Desde la ratificación del estándar LAN IEEE 1901 (Nessum, HomePlug) y su implementación generalizada en los chipsets de enrutadores convencionales, los estándares BPL más antiguos no son competitivos para la comunicación entre tomas de CA dentro de un edificio, ni entre el edificio y el transformador donde MV se encuentra con líneas LV.
Incluso las transmisiones de información a mayor velocidad por líneas eléctricas utilizan frecuencias de RF a través de microondas transmitidas a través de un mecanismo de propagación de ondas superficiales en modo transversal que requiere un solo conductor. Una implementación de esta tecnología se comercializa como E-Line . Estas utilizan microondas en lugar de las bandas de frecuencia más bajas, hasta 2–20 GHz. Si bien pueden interferir con la radioastronomía [22] cuando se usan al aire libre, es probable que las ventajas de velocidades competitivas con cables de fibra óptica sin cableado nuevo superen eso.
Estos sistemas aseguran una comunicación simétrica y full duplex de más de 1 Gbit/s en cada dirección. [23] Se ha demostrado que varios canales Wi-Fi con televisión analógica simultánea en las bandas sin licencia de 2,4 y 5,0 GHz funcionan sobre un único conductor de línea de media tensión. Debido a que el modo de propagación subyacente es de banda extremadamente ancha (en el sentido técnico), puede funcionar en cualquier lugar de la región de 20 MHz a 20 GHz. Además, dado que no está restringido a menos de 80 MHz, como es el caso de la BPL de alta frecuencia, estos sistemas pueden evitar los problemas de interferencia asociados con el uso de espectro compartido con otros servicios con o sin licencia. [24]
A partir de principios de 2010, se aplican dos conjuntos de normas claramente diferentes a las redes eléctricas.
En el ámbito doméstico, las normas IEEE 1901 especifican cómo deben emplearse, a nivel global, los cables de corriente alterna existentes para fines de transmisión de datos. La IEEE 1901 incluye Nessum y HomePlug AV como tecnologías de referencia. Todos los productos IEEE 1901 pueden coexistir y ser totalmente interoperables entre productos que utilicen la misma tecnología. Por otro lado, los dispositivos de control doméstico de frecuencia media siguen estando divididos, aunque X10 tiende a ser dominante. Para el uso en la red eléctrica, la IEEE aprobó en 2013 una norma de baja frecuencia (≤ 500 kHz) denominada IEEE 1901.2. [25]
Varias organizaciones competidoras han desarrollado especificaciones, entre ellas la HomePlug Powerline Alliance (extinta), la Universal Powerline Association (extinta) y la Nessum Alliance (activa). En octubre de 2009, la UIT-T adoptó la Recomendación G.hn/G.9960 como estándar de redes para comunicaciones de alta velocidad por línea eléctrica, cable coaxial y línea telefónica. [26] La National Energy Marketers Association (un organismo comercial estadounidense) también participó en la promoción de estándares. [27]
En julio de 2009, el Comité de Normas de Comunicación por Línea Eléctrica del IEEE aprobó su borrador de norma para banda ancha por líneas eléctricas. La norma final IEEE 1901 se publicó el 30 de diciembre de 2010 e incluyó características de HomePlug y Nessum. La comunicación por línea eléctrica a través de dispositivos compatibles con IEEE 1901 e IEEE 1905 está indicada por la certificación nVoy a la que se comprometieron en 2013 todos los principales proveedores de dichos dispositivos. El NIST ha incluido IEEE 1901 (Nessum, HomePlug AV) e ITU-T G.hn como "Normas adicionales identificadas por el NIST sujetas a revisión adicional" para la red inteligente en los Estados Unidos . [28] El IEEE también presentó una norma de baja frecuencia para redes inteligentes de larga distancia llamada IEEE 1901.2 en 2013. [25]
La tecnología PLC se utiliza ampliamente en los siguientes sistemas para potenciar edificios inteligentes, fábricas inteligentes, redes inteligentes y ciudades inteligentes, etc., como una solución para reducir los costos de construcción de la red. [29]
El principal desafío que presenta el PLC hasta la fecha es el cableado de alimentación sin blindaje ni trenzado. Este tipo de cableado libera una cantidad significativa de energía de radio, lo que puede interrumpir a otros que utilicen la misma banda de frecuencia. Además, los sistemas BPL (Broadband over Power Line) pueden sufrir interferencias de las señales de radio producidas por el cableado del PLC. [3]